《抗原识别》PPT课件.ppt

1 抗原识别 第九章 医学免疫学 免疫研究室潘华新 2 3 识别 自己 recognitionofself 识别自己 对自身成分不发生反应机制一 缺乏对自身细胞的识别 即对自身细胞忽视 机制二 自身非感染细胞上存在抑制性结构 受体 NK细胞通过识别MHC 类分子激活其表面的杀伤抑制受体 killerinhibitoryreceptors KIR 阻止NK细胞对自身非感染细胞的杀伤作用 4 识别 非己 recognitionofnon self 识别非己 对非正常的自身成分发生反应机制一 当细胞衰老或死亡时 可被吞噬细胞识别的细胞表面分子暴露出来 吞噬细胞可通过识别这些分子将其吞噬 机制二 受病毒感染的细胞 其抑制性MHC分子的表达减少 激活杀伤激活受体 killeractivatoryreceptors KAR 诱导NK细胞杀伤被感染的细胞 5 6 抗原识别的方式 天然免疫应答 特异性免疫应答 7 第一节天然免疫系统的非己识别 主要依靠细胞表面的模式识别受体 patternrecognitionreceptors PRR 识别某些微生物相关的分子模式 启动一系列炎症反应 以清除入侵的病原微生物 模式识别受体 包括Toll受体 甘露糖受体 CD14和清除受体等 8 9 肺部巨噬细胞吞噬大肠杆菌 电镜 识别 非己 的细胞表面受体 11 Toll样受体 TLRs Toll蛋白或Toll样受体家族是细胞表面的跨膜信号受体 能有选择地识别微生物成分 是重要的天然免疫受体 目前在人类已发现有10个TLRs 在小鼠有9个TLRs 它们均由胞外区 跨膜区和胞内区三部分组成 12 13 Toll样受体的协同受体 在许多情况下 TLRs要识别配基或启动信号级联需要协同受体的存在 如 CD14和MD 2等 CD14 是LPS的高亲和力受体 但缺乏信号传导功能 而作为LPS的低亲和力受体的TLR4却可以传导刺激信号 二者结合即可形成具备高亲和力结合和信号传导功能的受体复合体 MD 2 通过与TLR4结合来提高TLR4对LPS的敏感性 并可增加TLR4受体的稳定性 14 15 TLR2 TLR4的功能与分布 目前认为TLR2 TLR4与脂多糖 LPS 信号传递关系密切 TLR2主要表达于单核细胞 巨噬细胞 识别革兰氏阳性菌 G 胞壁成分如肽聚糖 磷壁酸 分枝菌属的阿拉伯甘露糖及细菌和其它微生物脂蛋白中的脂肪酰化基团 TRL4除表达于单核细胞 巨噬细胞外 在树突状细胞 T细胞 某些小肠上皮细胞系及B细胞上也有表达 TLR4一般只识别革兰氏阴性菌 G 的胞壁成分LPS 16 Toll蛋白家族的配体 属于病原相关分子模式 pathogenassociatedmolecularpatterns PAMPs 它是多种微生物所共有的一类分子结构 多属于糖脂化合物 如G 菌的肽聚糖 磷壁酸 分枝菌属的阿拉伯甘露糖脂 G 菌的LPS及其它微生物脂蛋白中的脂肪酰化基团等均属于PAMPs 17 Toll样受体的配基 目前在已发现的10个TLRs中 有7个已找到其相应的配基 18 Toll样受体的作用机制 TLRs通过识别病原体上的特征性分子 感知病原微生物的存在 并通过胞内的IL 1R同源结构向胞内传递信号 激活NF B 基因结合核因子 等转录因子 从而激活细胞 产生多种细胞因子参与免疫炎症反应 多种微生物脂蛋白可通过M 的TLRs 激活诱导一氧化氮合酶 iNOS 的转录活性 产生NO触发胞内杀菌机制 19 TLRs在诱导特异性免疫应答中的作用 激活初始T细胞 M 和DC可通过其表面的TLRs识别病原微生物的特殊分子模式 如LPS 磷壁酸等 诱导激活初始T细胞所必须的协同刺激分子B7和IL 1的表达 诱导细胞介导的免疫应答 某些病原体及多种微生物脂蛋白可通过与M 表面的TLRs的作用诱导IL 12的产生 IL 12可激活NK细胞产生IFN IFN 又能诱导M 产生IL 12 如此相互作用 形成正反馈 诱导细胞介导的免疫应答 20 甘露糖受体 mannosereceptor 是一分子量为180kDa的跨膜受体 表达部位 巨噬细胞 树突状细胞 内皮细胞 有8个糖识别结构域 carbohydraterecognitiondomains CRDs 其中一些识别结构域具有不同的识别基序 识别配体的数目和范围相当广泛 结合的配体 甘露糖 岩藻糖样结构 21 甘露糖受体的功能 介导非特异性免疫 表达于巨噬细胞表面的甘露糖受体作为前线受体 不仅与微生物相互作用 而且能介导吞噬细胞吞噬 破坏微生物 诱导特异性免疫 吞噬细胞通过表面的甘露糖受体与微生物结合 将微生物内化并在核内体中将其降解 产生的肽段与MHC 类分子结合 表达于抗原递呈细胞 APC 表面 供特异性免疫系统对其识别 诱导T B细胞介导的特异性免疫应答 22 CD14 两种存在形式 膜结合CD14 mCD14 可溶性CD14 sCD14 mCD14是分子量为58 60kD的糖蛋白 通过糖基磷脂酰激醇 GPI 锚固物附着在成熟的髓源性细胞表面 不插入细胞浆内 sCD14是一种分子量约为48kD 50kD的单链蛋白质 无GPI尾部结构 游离存在于人和动物的血清中 23 CD14的功能 介导细胞对LPS 脂多糖 的反应 mCD14介导髓源性细胞 如单核M 中性粒细胞等 sCD14介导不表达mCD14的细胞 如树突状细胞 内皮细胞 上皮细胞 平滑肌细胞等 M 表面的CD14分子与G 菌表面的LPS结合可破坏微生物 并诱导各种细胞因子的分泌 启动免疫应答 24 清除受体 Scavengerreceptor 又名 清道夫受体 表达部位 巨噬细胞 功能 识别细菌和酵母细胞壁的糖或脂类 25 第二节B细胞对抗原的识别 26 一 B细胞受体复合体 Bcellreceptorcomplex 27 B细胞的抗原受体 是膜表面Ig分子 mIg 也称BCR 不成熟B细胞表达mIgM 成熟B细胞表达mIgM和mIgD 一个B细胞上约有104 106个mIg分子 mIg除具有与分泌型Ig相同的胞外区 还有跨膜区和胞内区 28 29 BCR需要合作伙伴 合作的原因 抗原与mIg的可变区特异结合 虽可产生第一活化信号 但由于mIg的胞浆区短 仅有3个氨基酸 不能依靠自身将信号转导入胞内 mIg须借助B细胞上的另两个跨膜多肽Ig CD79 和Ig CD79 来转导信号 合作的形式 与Ig 和Ig 以非共价键的形式相连 构成B细胞受体复合体 Bcellreceptorcomplex 30 31 细胞浆 细胞外 细胞膜 32 Ig 和Ig 的功能 帮助mIg传导活化信号 当B细胞上mIg与Ag发生交联时 Ig 和Ig 通过其胞浆区免疫受体酪氨酸活化基序 ITAM 的磷酸化使磷脂酶C PLC 活化 活化的PLC 裂解磷脂酰肌醇二磷酸 PIP2 产生三磷酸肌醇 IP3 和甘油二酯 DAG DAG可激活蛋白激酶C IP3可诱导胞内钙库Ca2 的释放B细胞活化增殖 辅助Ig组装及表达于胞浆膜上的必需成分 mIg合成后一般存在于胞浆内 只有与Ig Ig 连接后才能整合于胞膜内 表达至细胞表面 33 34 二 B细胞共受体 四名成员 CD21 又名 补体受体2 C3d受体 B2 CD32 又名 Fc RIIB 为IgGFc段的一个受体 CD19 又名 B4 为信号分子 CD81 又名 TAPA 1 35 B细胞共受体复合物的功能 CD19是酪氨酸激酶的底物并与许多胞内蛋白质相联 介导细胞内信号传导 CD81属于四跨膜区蛋白 tetraspanin 超家族成员 启动细胞粘附 CD21和CD32的胞外区可分别与结合了抗体或补体成份的抗原相结合 从而把CD19 CD21 CD32 CD81复合物与BCR桥联起来 使CD19和CD81与BCR复合物接近 影响Ig Ig 复合物介导的信号转导 36 37 三 B细胞对抗原的识别 识别工具 主要是BCR 可直接识别游离的可溶性抗原或细胞表面的抗原 在高抗原浓度下 可以不需BCR 单凭有丝分裂原 mitogen 受体识别 另外 B细胞对TD抗原的识别需要Th细胞的参与 识别对象 胸腺依赖性抗原 TD Ag 胸腺非依赖性抗原 TI Ag 分成TI 1和TI 2两类 38 B细胞对TI 1抗原的识别 TI 1抗原通常为B细胞丝裂原 最好的例子是脂多糖 LPS或内毒素 它是多种G 菌细胞壁的成分 高浓度的TI 1抗原由B细胞表面的有丝分裂原 mitogen 受体识别 识别后可激活多个克隆的B细胞 此过程与mIg无关 低浓度的TI 1抗原由B细胞表面的BCR识别 识别后只有结合TI 1抗原的B细胞克隆能被激活 39 丝裂原受体 B细胞受体 40 B细胞对TI 2抗原的识别 TI 2抗原为细菌胞壁和夹膜多糖 TI 2抗原具有高度重复的决定簇 呈线状排列 在体内不易降解 且对B细胞抗原受体亲和力强 可使B细胞受体mIg适度交联而产生活化信号 活化信号通过Ig 和Ig 传导入细胞内 使B细胞活化 41 TI 2抗原 有多个重复排列的抗原决定簇使受体交联 42 B细胞对TD抗原的识别 一部分由B细胞自己识别 TD抗原表面的B细胞表位通过BCR特异性识别 一部分交给T细胞识别 B细胞通过细胞内的加工处理 将TD抗原的T细胞表位与MHCII类分子结合 形成MHCII类分子 T细胞表位 表达于B细胞表面 供T细胞表面的TCR识别 进而激活T细胞 B细胞依赖Th细胞而活化 活化的Th细胞通过其表面分子 如CD40L等 与B细胞表面的接触 向B细胞传递活化信号 或分泌细胞因子 如IL 4 IL 5等 作用于B细胞 辅助B细胞活化 43 44 B细胞对抗原的识别 45 第三节T细胞对抗原的识别 46 一 T细胞抗原受体 TCR 功能 识别与MHC分子结合的抗原肽 组成 链 见于80 90 外周T细胞 链 见于1 10 的外周T细胞 以上四种链又均由可变区和恒定区组成 47 TCR 链 链 链 链可变区共同组成T细胞抗原结合部位 bindingsite 在 链和 链的可变区内又各有3个超变区 hypervariableregion 也称互补决定区 complementary determiningregion CDR CDR1和CDR2区与MHC分子结合 CDR3变异最大 与抗原肽结合 48 参与抗原识别 C端 N端 TCR结构模式图 49 TCR 链 链 识别抗原的方式 可通过TCR以MHC限制性方式识别抗原 也可以MHC非限制性方式识别未经加工处理的抗原成份 识别的抗原 主要包括MHC 和 类分子 磷酸化抗原及热休克蛋白的同源分子等 表达部位 表达 TCR的T细胞主要分布于皮下 肠道和呼吸道粘膜等处 功能 参与形成免疫屏障 抗感染 抗肿瘤 免疫调节及免疫耐受等 50 51 二 T细胞受体复合物 Tcellreceptorcomplex 四个重要成员 TCR CD3 CD4和CD8等 52 CD3 功能 与TCR以非共价键相连形成TCR CD3复合体 当TCR识别抗原肽 MHC复合物后 信号通过CD3分子传递至细胞膜 激活膜磷脂酶C 使PIP2被水解成IP3和DAG 再进一步激活基因的转译 53 CD4和CD8 CD4分子 表达于Th细胞表面 能与MHC 类分子的非多态区结合 使Th只能识别MHC 类分子递呈的抗原肽 CD8分子 表达于Tc细胞表面 能与MHC 类分子的非多态区结合 使Tc只能识别MHC 类分子递呈的抗原肽 CD4分子与MHC 类分子的结合及CD8分子与MHC 类分子的结合加强了TCR与抗原肽的结合 54 55 三 T细胞对抗原的识别 TCR识别抗原的特点 只识别细胞表面的抗原 而不能识别游离的抗原或细菌 病毒表面的抗原 通常只能识别处理后与MHC分子结合的APC表面的抗原短肽 56 57 T细胞识别抗原的种类 内源性抗原 外源性抗原 58 内源性抗原 是指抗原递呈细胞内基因编码产生的抗原 如当某些组织细胞发生病毒感染或癌变时 细胞内出现的病毒编码的抗原或癌变细胞产生的新抗原 59 T细胞对内源性抗原的识别 识别的 四部曲 降解 内源性抗原在细胞内蛋白酶体 proteosome 的作用下降解为5 15个氨基酸的多肽片段 转运 多肽片段通过抗原处理相关转运蛋白 TAP 进入粗面内质网腔中 结合 抗原肽与MHC 类分子结合形成MHC 抗原肽复合体 呈递 MHC 抗原肽复合体被呈递到APC表面 供T细胞识别 60 61 外源性抗原 是指抗原递呈细胞外产生的抗原 包括进入机体的细菌 细菌毒素 异种蛋白等 62 T细胞对外源性抗原的识别 外源性抗原首先必须被抗原递呈细胞 巨噬细胞 树突状细胞 B细胞等 捕获 经细胞内多种溶酶体酶的消化 降解为抗原肽 胞浆内的抗原肽与MHC 类分子结合表达于抗原递呈细胞表面 供T细胞识别 63 抗原肽与MHC 类分子结合的机制 主要依赖于MHC分子在细胞内的运输途径 MHC 类分子在粗面内质网上合成后与一种称恒定链 invariantchain Ii 的多肽链结合 MHC Ii复合物经高尔基复合体转运至MIIC的囊腔中 在此MHC 类分子在HLA DM的催化下 与Ii的解离 与抗原肽结合 64 65